CN103880455B - 钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，包括如下步骤：一、选取钢帘线，然后用化学镀的方法在钢帘线上覆盖合金镀层；最后将覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构；二、将石墨粉末料与碳化硅颗粒料按照一定比例制成石墨碳化硅混合物；三、将制备好的钢帘线制成的笼子安放在可变形的橡胶模具中，然后向橡胶模具中填入步骤二中制备好的石墨碳化硅混合物；调整钢帘线制成的笼子的位置，四、将橡胶模具至于等静压设备中，采用等静压成型的方法把石墨碳化硅混合物与钢帘线制成的笼子压制在一起，成为坩埚的形状；五、步骤四制成的坩埚素坯在高温下进行烧结。

Description

钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐火陶瓷制品生产领域，具体来说是一种高性能特种耐火陶瓷及复合陶瓷制品的制备，即一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法。
背景技术
近年来，随着汽车行业与航空航天行业的飞速发展，铝合金铸造行业得到了良好的发展空间。石墨碳化硅坩埚是应用于铝合金铸造过程中的熔融与保温环节。市场上已有的石墨碳化硅坩埚因其机械强度不高，在生产过程中容易受撞击而开裂，或者因反复多次热循环而产生裂纹，是一种使用时间较短，价格昂贵的高消耗材料制品。
发明内容
本发明提供了一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法。
为了弥补已有技术的不足，本发明提出一种采用钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，包括1、钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，包括如下步骤：
一、钢帘线的制备方法：首先选取一定规格的钢帘线，然后用化学镀的方法在钢帘线上覆盖合金镀层；最后将覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构；
二、石墨碳化硅的制备方法：将石墨粉末料与碳化硅颗粒料按照一定比例进行混合制成石墨碳化硅混合物；
三、将步骤一中制备好的钢帘线制成的笼子安放在可变形的橡胶模具中，然后向橡胶模具中填入步骤二中制备好的石墨碳化硅混合物；调整钢帘线制成的笼子的位置，使得其位于坩埚厚度方向上的中心位置；
四、将步骤三中填料完成的橡胶模具至于等静压设备中，采用等静压成型的方法把石墨碳化硅混合物与钢帘线制成的笼子压制在一起，成为坩埚的形状，称之为坩埚素坯；
五、步骤四制成的坩埚素坯在高温下进行烧结。
所述的钢帘线的直径在0.5mm至2.0mm之间，钢帘线的抗拉强度〉1500 N/mm2。
所述的钢帘线为镀铜钢帘线，所述镀铜钢帘线的镀铜层厚度在0.1 至0.6 g/kg。
所述的合金镀层为纯的钨层或铬层或钼层；或者为钨、铬、钼以上三者的合金；合金镀层的厚度在0.1至1g/kg。
所述的覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构的其尺寸与形状和最后的坩埚制品形状匹配。
所述的石墨碳化硅混合物中的石墨的比例为5% - 80%，碳化硅的比例为20% - 95%。
所述的坩埚素坯在高温下进行烧结，烧结温度范围为1000–1400oC。
一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚，所述的坩埚包括坩埚本体，所述的坩埚本体厚度方向上的中心位置设有一层钢帘线。
所述的钢帘线为网格状结构。
本发明的优点：钢帘线广泛应用汽车轮胎的增强材料，通过将钢帘线和橡胶材料复合在一起可以制备出高强度的汽车轮胎。本发明利用钢帘线对材料的增强作用，通过将钢帘线和石墨碳化硅材料复合在一起制成的坩埚抗折强度 >80 Mpa，提高坩埚使用寿命80%以上，由于本发明在钢帘线外部覆盖合金镀层，该合金镀层有效的保护钢帘线不受高温影响，继而保证钢帘线的抗拉强度在后续的烧结过程中不会下降。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明生产的产品结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图所示，本发明选取一定规格的镀铜钢帘线，钢帘线的直径在0.5 mm至2.0 mm之间，以1.55mm为最优。钢帘线的直径不能太细，否则其破断力减小，不能起到增强的效果。同时钢帘线的直径也不能太粗，否则在后续的高温烧结过程中会因热膨胀大导致与陶瓷基材分离。钢帘线的抗拉强度〉1500 N/mm2，镀铜层厚度在0.1至0.6g/kg，以0.25为最优。
用化学镀的方法在钢帘线上覆盖合金镀层。合金镀层可以是纯的钨、铬、钼层，或者以上三者的合金。合金镀层的厚度在0.1至1g/kg，以0.9为最优。合金镀层的主要作用是对内部的钢帘线起到保护作用。钢帘线的主要成份是铁，在后续的高温烧结过程中，如果没有合金镀层的保护，陶瓷基材中的石墨中所含的碳元素将渗透到钢帘线中，增加钢帘线中的碳含量，使钢帘线变脆，大幅降低钢帘线的抗拉强度，从而使钢帘线失去增强的效果。
将覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构，其尺寸与形状和最后的坩埚制品形状匹配。
将石墨粉末料与碳化硅颗粒料按照一定比例进行混合制成石墨碳化硅混合物，其中石墨的比例为5% - 80%，碳化硅的比例为20% - 95%。
将钢帘线制成的笼子安放在可变形的橡胶模具中，然后向橡胶模具中填入石墨碳化硅混合物。调整钢帘线制成的笼子的位置，使得其位于坩埚厚度方向上的中心位置。
将填料完成的橡胶模具至于等静压设备中，采用等静压成型的方法把石墨碳化硅混合物与钢帘线制成的笼子压制在一起，成为坩埚的形状，称之为坩埚素坯。
坩埚素坯在高温下进行烧结，烧结温度范围为1000–1400 oC，其中以1050为最优。在高温烧结过程中，石墨碳化硅基材发生致密化过程，气孔缩小，密度增加，从而基材的强度增加。内嵌在石墨碳化硅基材中的钢帘线网格则进一步起到了提高基材的机械强度，使其抗折强度的典型值 >80Mpa。
一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚，所述的坩埚包括坩埚本体1，所述的坩埚本体1厚度方向上的中心位置设有一层钢帘线2。
所述的钢帘线2为网格状结构。

Claims (9)

1.钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
一、钢帘线的制备方法：首先选取一定规格的钢帘线，然后用化学镀的方法在钢帘线上覆盖合金镀层；最后将覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构；
二、石墨碳化硅的制备方法：将石墨粉末料与碳化硅颗粒料按照一定比例进行混合制成石墨碳化硅混合物；
三、将步骤一中制备好的钢帘线制成的笼子安放在可变形的橡胶模具中，然后向橡胶模具中填入步骤二中制备好的石墨碳化硅混合物；调整钢帘线制成的笼子的位置，使得其位于坩埚厚度方向上的中心位置；
四、将步骤三中填料完成的橡胶模具至于等静压设备中，采用等静压成型的方法把石墨碳化硅混合物与钢帘线制成的笼子压制在一起，成为坩埚的形状，称之为坩埚素坯；
五、步骤四制成的坩埚素坯在高温下进行烧结。
2.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的钢帘线的直径在0.5mm至2.0mm之间，钢帘线的抗拉强度＞1500 N/mm2。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的钢帘线为镀铜钢帘线，所述镀铜钢帘线的镀铜层厚度在0.1 至0.6 g/kg。
4.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的合金镀层为钨、铬、钼三者的合金；合金镀层的厚度在0.1至1g/kg。
5.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的覆盖了合金镀层的钢帘线编织成网格状的笼子结构的尺寸与形状和最后的坩埚制品形状匹配。
6.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的石墨碳化硅混合物中的石墨的比例为5% - 80%，碳化硅的比例为20% - 95%。
7.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚的制备方法，其特征在于所述的坩埚素坯在高温下进行烧结，烧结温度范围为1000–1400oC。
8.根据权利要求1所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚制备方法制备的钢帘线增强石墨碳化硅坩埚，其特征在于所述的坩埚包括坩埚本体，所述的坩埚本体厚度方向上的中心位置设有一层钢帘线。
9.根据权利要求8所述的一种钢帘线增强石墨碳化硅坩埚制备方法制备的钢帘线增强石墨碳化硅坩埚，其特征在于所述的钢帘线为网格状结构。
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